JPH08205425A - 無停電電源装置 - Google Patents

無停電電源装置

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JPH08205425A
JPH08205425A JP7030228A JP3022895A JPH08205425A JP H08205425 A JPH08205425 A JP H08205425A JP 7030228 A JP7030228 A JP 7030228A JP 3022895 A JP3022895 A JP 3022895A JP H08205425 A JPH08205425 A JP H08205425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
power
power supply
voltage
battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP7030228A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Takei
俊夫 武井
Shinya Takegawa
信也 武川
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TOKYO SYST KAIHATSU KK
Takaoka Toko Co Ltd
Original Assignee
TOKYO SYST KAIHATSU KK
Takaoka Electric Mfg Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成がきわめて簡単で、低価格および小
型の無停電電源装置を実現する。 【構成】 交流電源ラインに接続した交流スイッチと、
その出力側にあるLC回路と、ブリッジ接続のスイッチ
ング回路と、そのスイッチング回路に接続した平滑コン
デンサおよびバッテリと、交流入力電圧から給電時か停
電時か検出して、交流スイッチとスイッチング回路の方
向を制御する制御部を備えた無停電電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電力の給電時には
その交流電力を負荷装置に供給するとともに直流電力に
変えてバッテリに充電し、交流電力の停電時にはバッテ
リに充電された直流電力を交流電力に変えて負荷装置に
供給する無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このような無停電電源装置は、従来、図
3に示すように、交流入力端子1に得られる入力交流電
圧Viが、制御部2に供給されて制御部2において給電
時か停電時かが検出され、給電時には、制御部2からの
スイッチング信号S1,S2により交流スイッチ6がオ
ン、交流スイッチ7がオフにされて入力交流電圧Viが
負荷装置100に供給されるとともに、蓄電器3により
入力交流電圧Viが直流電圧に変換されてバッテリ4に
充電され、停電時には、制御部2からの制御信号CSに
よりインバ−タ5においてバッテリ4からの直流電圧が
交流電圧Vxに変換され、スイッチング信号S1,S2
により交流スイッチ6がオフ、交流スイッチ7がオンに
されてインバ−タ5からの交流電圧Vxが負荷装置10
0に供給される構成にされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の無停電電源装置は、蓄電器3とインバ−タ5を
必要とし、かつ出力側には2個の交流スイッチ6,7を
必要とするので、回路構成が複雑となり、装置の高価格
化および大型化をきたす不都合がある。そこで、本発明
は回路構成がきわめて簡単になり、装置の低価格化およ
び小型化を実現することができるようにしたものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、交流電源ラ
インに接続した交流スイッチと、この交流スイッチの出
力側において、一方の交流電源ラインと他方の交流電源
ラインの間に接続したコンデンサ、および一端を一方の
交流電源ラインに接続したコイルからなるLC回路と、
それぞれ単方向に常時電源を流しうる素子に対して、こ
れを逆方向とする単方向スイッチを並列接続したもの
を、ブリッジ接続し、その一方の対向点の一方を上記コ
イルの他端に接続し、他方を上記他方の交流電源ライン
に接続したスイッチング回路と、このスイッチング回路
の他方の対向点間に接続した平滑コンデンサおよびバッ
テリと、交流入力電圧から給電時か停電時かを検出し
て、給電時は、上記交流スイッチをオンにするととも
に、上記LC回路が昇圧リアクトルとして動作し、上記
バッテリが充電されるように上記単方向スイッチを制御
し、停電時は、上記交流スイッチをオフにするととも
に、上記バッテリからの電力が交流電力に交換されるよ
うに上記単方向スイッチを制御する制御部とを、設け
る。
【0005】
【作用】上記のように構成した本発明の無停電電源装置
は、LC回路とスイッチング回路だけで給電時のバッテ
リへの充電と、その電力の停電時における交流電力への
変換を行うことができ、交流スイッチも一つでよい。
【0006】
【実施例】図1は本発明の無停電電源装置の一例であ
る。交流入力端子11a,11bは、ブレーカ12、ノ
イズフィルタ13、交流スイッチ14、ヒューズ15、
カレントトランス16を介して交流出力端子17a,1
7bに接続する。交流スイッチ14この例では、一方の
交流電源ライン18aに接点14aと互いに逆向きにし
たサイリスタ14x,14yを、互いに並列に接続した
ものである。交流出力端子17a,17bには負荷装置
100が接続される。
【0007】ヒューズ15とカレントトランス16との
間において、交流電源ライン18a,18b間にはヒュ
ーズ19を介してコンデンサ21を接続し、ヒューズ1
9とコンデンサ21の接続点にコイル22の一端を接続
して、コンデンサ21とコイル22により、後述のよう
に給電時には昇圧リアクトルとして動作し、停電時には
ローパスフィルタとして動作するLC回路20を構成
し、コイル22の他端および交流電源ライン18bをス
イッチング回路30に接続する。
【0008】スイッチング回路30は、それぞれ単方向
素子としてのダイオードD1,D2,D3,D4に対し
て、それぞれそれと逆方向を導通方向とする単方向スイ
ッチQ1,Q2,Q3,Q4を並列接続したものをブリ
ッジ接続し、その一方の対向点の一方、すなわちダイオ
ードD1,D3の接続点をカレントトランス41を介し
てコイル22の他端に接続し、他方、すなわちダイオー
ドD2,D4の接続点を交流電源ライン18bに接続し
たものである。図の例は単方向スイッチQ1〜Q4とし
てそれぞれパワーMOSFETに対してダイオードを並
列に接続したものを用いた場合である。
【0009】スイッチング回路30の他方の対向点間、
すなわちダイオードD1,D2の接続点とダイオードD
3,D4の接続点との間には、抵抗42を介して平滑コ
ンデンサ50とバッテリ60を接続する。
【0010】ノイズフィルタ13と交流スイッチ14と
の間に得られる交流入力電圧Viは制御部70に供給
し、制御部70において電圧Viから給電時か停電時か
を検出する。この検出は図3に示した従来の無停電電源
装置の制御部2でのそれと同様になしうる。制御部70
にはまた、交流出力端子17a,17b間に得られる出
力交流電圧Voおよびカレントトランス16により検出
された出力交流電流Ioを供給するとともに、カレント
トランス41により検出されたコイル22に流れる電流
Isおよびスイッチング回路30のダイオードD1,D
3の接続点に得られる電圧Vsを偏磁制御用として供給
し、抵抗42の両端間の電圧から検出されたバッテリ6
0への充電電流Ibおよびバッテリ60の充電電圧Eb
を充電制御用として供給する。
【0011】制御部70から交流スイッチ14には接点
14aおよびサイリスタ14x,14yを制御する制御
信号Sa,Sx,Syを供給し、スイッチング回路30
には単方向スイッチQ1〜Q4をスイッチングするスイ
ッチングパルスP1〜P4を供給する。
【0012】給電時には、すなわち入力交流電圧Viと
して所期の電圧が得られている時には、交流スイッチ1
4の接点14aおよびサイリスタ14x,14yがすべ
てオンにされ、出力交流電圧Voとして所期の電圧が得
られる。このとき、電源電流は接点14aを通じて流
れ、サイリスタ14x,14yを流れる場合のような電
圧降下を生じない。
【0013】給電時には同時に、図2の時点ta以前と
して示すように、入力交流電圧Viの正の半サイクルで
は、単方向スイッチQ3が電源周波数より十分高い周波
数、例えば20kHzでオンオフ制御されるとともに、
単方向スイッチQ4がオフにされ、入力交流電圧Viの
負の半サイクルでは、単方向スイッチQ3がオフにされ
るとともに、単方向スイッチQ4が上記の周波数でオン
オフ制御される。単方向スイッチQ1,Q2は常時、オ
フされる。
【0014】したがって、電圧Viの正の半サイクルの
単方向スイッチQ3がオンになる期間で、交流電源ライ
ン18aからヒューズ19、コイル22、カレントトラ
ンス41、単方向スイッチQ3、ダイオードD4、を通
じて交流電源ライン18bに電流が流れてコイル22に
エネルギーが蓄積され、単方向スイッチQ3がオフにな
る期間で、コイル22からカレントトランス41、ダイ
オードD1、バッテリ60、抵抗42、ダイオードD
4、コンデンサ21を通じて電流が流れバッテリ60が
充電され、電源Viの負の半サイクルの単方向スイッチ
Q4がオンになる期間で、交流電源ライン18bから単
方向スイッチQ4、ダイオードD3、カレントトランス
41、コイル22、ヒューズ19を通じて交流電源ライ
ン18aに電流が流れてコイル22にエネルギーが蓄積
され、単方向スイッチQ4がオフになる期間で、コイル
22からコンデンサ21、ダイオードD2、バッテリ6
0、抵抗42、ダイオードD3、カレントトランス41
を通じて、電流が流れてバッテリ60が充電される。
【0015】この充電は、バッテリ60の充電電圧Eb
が所定値、例えば入力交流電圧Viが100Vのときは
例えば192Vになるまでの間は、バッテリ60への充
電電流Ibが一定値になるように単方向スイッチQ3,
Q4のスイッチパルスP3,P4のパルス幅が制御され
てなされるが、充電電圧Ebが所定値になった時には、
スイッチングパルスP3,P4のパルス幅が小さくされ
てバッテリ60からリークする分を補うだけの小さい充
電電流でなされる。
【0016】時点taにおいて停電すると、すなわち入
力交流電圧Viとして所期の電圧が得られなくなると、
交流スイッチ14の接点14aおよびサイリスタ14
x,14yがすべてオフにされる。
【0017】制御部70は、充電時から入力交流電圧V
iに同期して運転される。したがって、図2の実線で示
すように時点taにおいて入力交流電圧Viとして所期
の電圧が得られなくなっても、制御部70では図2の破
線で示すように時点ta以前に引き続く入力交流電圧V
iのあるべき電圧Vjの正の半サイクル、負の半サイク
ルが検知される。
【0018】そして、この停電時には、図2の時点ta
以降として示すように、電圧Vjの正の半サイクルで
は、単方向スイッチQ4が電源周波数より十分に高い周
波数でオンオフ制御されるとともに、単方向スイッチQ
1がオン、単方向スイッチQ2,Q3がオフにされ、電
圧Vjの負の半サイクルでは、単方向スイッチQ3が上
記の周波数でオンオフ制御されるとともに、単方向スイ
ッチQ2がオン、単方向スイッチQ1,Q4がオフにさ
れる。
【0019】したがって、電圧Vjの正の半サイクルの
単方向スイッチQ4がオンになる期間で、バッテリ60
から単方向スイッチQ1、カレントトランス41、コイ
ル22、ヒューズ19、カレントトランス16、負荷装
置100、単方向スイッチQ4、抵抗42,を通じてバ
ッテリ60に電流が流れ、単方向スイッチQ4がオフに
なる期間で、コイル22からヒューズ19、カレントト
ランス16、負荷装置100、ダイオードD2、単方向
スイッチQ1、カレントトランス41を通じてコイル2
2に電流が流れ、電圧Vjの負の半サイクルの単方向ス
イッチQ3がオンになる期間で、バッテリ60から、単
方向スイッチQ2、負荷装置100、カレントトランス
16、ヒューズ19、コイル22、カレントトランス4
1、単方向スイッチQ3,抵抗42を通じてバッテリ6
0に電流が流れ、単方向スイッチQ3がオフになる期間
で、コイル22からカレントトランス41、ダイオード
D1、単方向スイッチQ2、負荷装置100、カレント
トランス16、ヒューズ19を通じてコイル22に電流
が流れ、スイッチング回路30はインバータとして動作
する。
【0020】このインバータ動作時、負荷装置100に
供給される出力交流電圧Voが一定になるように電圧V
jの正の半サイクルにおけるスイッチングパルスP4お
よび負の半サイクルにおけるスイッチングパルスP3の
パルス幅が制御されるとともに、出力交流Ioが一定値
を越えようとするときには、出力交流電圧Voが下げら
れることにより電流Ioが一定値に抑えられる。
【0021】時点tcにおいて復電しても、すなわち入
力交流電圧Viとして所定の電圧が得られるようになっ
ても、インバータ動作から充電動作にただちに切り換え
られず、入力交流電圧Viへの同期が確立した直後の入
力交流電圧Viのゼロクロス点、例えば入力交流電圧V
iが負の半サイクルから正の半サイクルに移行するゼロ
クロス点teにおいて、図2に示すように交流スイッチ
14の接点14aおよびサイリスタ14x,14yがオ
ンにされ、インバータ動作から時点ta以前におけるの
と同様の充電動作に切り換えられる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、回路構成がきわめて簡
単になり、装置の低価格化および小形化を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の無停電電源装置の一例を示す接
続図である。
【図2】その動作の説明に供するタイムチャートであ
る。
【図3】従来の無停電電源装置の一例を示すブロック図
2である。
【符号の説明】
14 交流スイッチ 20 LC回路 30 スイッチング回路 50 平滑コンデンサ 60 バッテリ 70 制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源ラインに接続した交流スイッチ
    と、 この交流スイッチの出力側において、一方の交流電源ラ
    インと他方の交流電源ラインの間に接続したコンデン
    サ、および一端を一方の交流電源ラインに接続したコイ
    ルからなるLC回路と、 それぞれ単方向に常時電流を流しうる素子に対して、こ
    れを逆方向とする単方向スイッチを並列接続したもの
    を、ブリッジ接続し、その一方の対向点の一方を上記コ
    イルの他端に接続し、他方を上記他方の交流電源ライン
    に接続したスイッチング回路と、 このスイッチング回路の他方の対向点間に接続した平滑
    コンデンサおよびバッテリと、 交流入力電圧から給電時か停電時かを検出して、給電時
    は、上記交流スイッチをオンにするとともに、上記LC
    回路が昇圧リアクトルとして動作し、上記バッテリが充
    電されるように上記単方向スイッチを制御し、停電時
    は、上記交流スイッチをオフにするとともに、上記バッ
    テリからの電力が交流電力に交換されるように上記単方
    向スイッチを制御する制御部と、 を備えた無停電電源装置。
JP7030228A 1995-01-27 1995-01-27 無停電電源装置 Pending JPH08205425A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102208823A (zh) * 2011-05-18 2011-10-05 易程(苏州)新技术股份有限公司 一种用于自动检票机的不间断电源系统
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040223